डिस्पोजेबल विद्युत कागज Microfluidic पीएच सेंसर के रूप में इरिडियम ऑक्साइड कम graphene ऑक्साइड Nanohybrid पतला फिल्मी संशोधित स्क्रीन मुद्रित इलेक्ट्रोड्स
Summary
अध्ययन एक नमूनों कागज fluidic मंच के साथ इरिडियम आक्साइड कम graphene ऑक्साइड की वृद्धि (Iro 2 -RGO) nanohybrid एक हरे रंग की विद्युत संश्लेषण के माध्यम से अनियमित और किसी न किसी स्क्रीन मुद्रित कार्बन सब्सट्रेट पर पतली फिल्मों, और एक पीएच संवेदक के रूप में उनके कार्यान्वयन को दर्शाता है ।
Abstract
Iro 2 -graphene nanohybrid पतली फिल्मों के एक सतही चलाया, सस्ती और हरे रंग की विद्युत संश्लेषण एक आसान करने के लिए उपयोग एकीकृत कागज microfluidic विद्युत पीएच संसाधन सीमित सेटिंग्स के लिए सेंसर बनाना करने के लिए विकसित की है। दोनों पीएच मीटर और स्ट्रिप्स से लाभ ले रहा है, पीएच संवेदन मंच हाइड्रोफोबिक बाधा नमूनों कागज micropad (μPAD) polydimethylsiloxane (PDMS) का उपयोग कर से बना है, स्क्रीन मुद्रित इलेक्ट्रोड (एसपीई) Iro 2 -graphene फिल्मों के साथ संशोधित और ढाला acrylonitrile butadiene styrene (एबीएस) प्लास्टिक धारक। दोहराव कैथोडिक संभावित साइकिल चालन graphene ऑक्साइड (जाओ) में कमी है जो पूरी तरह से उत्कृष्ट स्थिरता और इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ electrochemically अस्थिर ऑक्सीजन समूहों को एक 2 डी दोष मुक्त सजातीय graphene पतली फिल्म हटाने और उत्पन्न कर सकते हैं के लिए नियुक्त किया गया था। एक समान और nanoscale अनाज के आकार में चिकनी Iro 2 फिल्म anodically graphene फिल्म पर electrodeposited है, बिना किसी भीनमूदार दरारें। जिसके परिणामस्वरूप Iro 2 -RGO इलेक्ट्रोड BRITTON-रॉबिन्सन (बीआर) अच्छा linearity, छोटे हिस्टैरिसीस, कम प्रतिक्रिया समय और reproducibility अलग बफ़र्स में, साथ ही कम संवेदनशीलता अलग दखल के साथ बफ़र्स में पीएच 2-12 से थोड़ा सुपर Nernstian प्रतिक्रियाओं से पता चला ईओण प्रजातियों और भंग ऑक्सीजन। एक साधारण पोर्टेबल डिजिटल पीएच मीटर निर्मित है, जिसका संकेत एक मल्टीमीटर के साथ मापा जाता है, उच्च इनपुट प्रतिबाधा परिचालन एम्पलीफायर और उपभोक्ता बैटरी का उपयोग। पोर्टेबल विद्युत कागज microfluidic पीएच सेंसर के साथ मापा जाता पीएच मान एक गिलास इलेक्ट्रोड के साथ एक वाणिज्यिक प्रयोगशाला पीएच मीटर का उपयोग करके मापा उन लोगों के साथ संगत कर रहे थे।
Introduction
पीएच के निर्धारण के भोजन, शारीरिक, औषधीय और पर्यावरण अध्ययन में सर्वव्यापी है। पीएच का पता लगाने के लिए दो सबसे आम उपकरण पीएच स्ट्रिप्स और पीएच मीटर की दूरी पर हैं। कागज स्ट्रिप्स रंग बदलने पीएच सूचक अणुओं के साथ गर्भवती हैं लेकिन कभी कभी पढ़ने पीएच पर्वतमाला, व्यक्तिपरक और अर्द्ध मात्रात्मक कुछ विचलन के साथ में सीमित है। दूसरी ओर, एक पीएच पारंपरिक एक गिलास इलेक्ट्रोड के साथ सुसज्जित मीटर एक डिजिटल यूजर इंटरफेस से 0.01 के स्तर पर, और प्रदर्शन करने के लिए सही पीएच उपाय कर सकते हैं। प्रयोगशाला आधारित पीएच मीटर की दूरी पर ही नहीं, रखरखाव और अंशांकन में विशेष देखभाल की जरूरत है, लेकिन यह भी छोटा सा नमूना संस्करणों की दिशा में अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं और अक्सर इस तरह के एक बीकर माप प्रदर्शन करने के लिए के रूप में एक साफ कंटेनर की आवश्यकता होती है। अपनी संवेदनशीलता, चयनात्मकता और स्थिरता के बावजूद, कांच इलेक्ट्रोड एसिड / क्षारीय त्रुटियों, उच्च प्रतिबाधा, तापमान अस्थिरता और यांत्रिक कमजोरी 1 से ग्रस्त हैं। इसलिए यह एक पीएच माप प्रणाली है कि embod राशि के लिए फायदेमंद हैपीएच मीटर और पीएच स्ट्रिप्स की सादगी और लागत पहलुओं की सटीकता ies।
वहाँ हमेशा कई विकासशील क्षेत्रों में जहां महंगा प्रयोगशाला आधारित उपकरण या वाणिज्यिक प्रयोगशालाओं unaffordable हैं में सीमित संसाधनों की शर्तों के तहत इस तरह के उपकरणों के लिए एक unmet की आवश्यकता है। इसके अलावा, नए आसान करने के लिए उपयोग साइट पर संवेदन प्लेटफार्मों की बढ़ती भूमिका बिंदु का ख्याल पता लगाने के लिए इस तरह के एक मांग से धकेल दिया है। के रूप में commercialized कम लागत वाली SPEs और बाजार पर विभिन्न ग्लूकोज मॉनिटरिंग सिस्टम के द्वारा प्रदर्शन किया विद्युत का पता लगाने, सरल miniaturize के लिए आसान और संतोषजनक ढंग से संवेदनशील है। एक, प्रकाश लचीला और डिस्पोजेबल झरझरा सामग्री के रूप में, कागज भी इस तरह के अलग अलग ताकना आकार, कार्य समूहों, और बाती दरों के रूप में विभिन्न चलाया विशेषताओं, हो सकता है।
कागज सब्सट्रेट मुश्किल से analyte प्रसार और विद्युत का पता लगाने में 2-4, कागज fluidic उपकरणों और तकनीकों के संयोजन electroanalytical recentl है को प्रभावित करता हैY व्यापक हितों को प्राप्त किया। ऐसे संयोजनों की एक स्पष्ट लाभ माप है जो संभावित माप के दौरान कंपन और संवहन से हस्तक्षेप को रोका जा सकता में इस्तेमाल नमूना मात्रा की छोटी राशि है। उदाहरण के लिए, नमूनों microfluidic पैड बाती और भारी धातु आयनों का पता लगाने के लिए SPEs की संवेदन क्षेत्र के लिए तरल के नमूने देने और 2,5 ग्लूकोज में लागू किया गया। कागज microfluidic electrochemiluminescence का उपयोग करते हुए इसी तरह के उपकरणों का पता लगाने NADH 4 पूरा करने के लिए स्थापित किए गए थे। हाल ही में, सरल विद्युत कागज microfluidic उपकरणों पेंसिल इलेक्ट्रोड 6 या एंजाइम कागज और SPEs 3 का उपयोग के साथ एक गिलास स्लाइड पर बनाया जा सकता है।
एक nanohybrid पतली फिल्म Iro 2 और RGO की रचना की सामग्री एक सतही और कुशल विद्युत दृष्टिकोण का उपयोग कर तैयार किया गया था। हम अनियमित और किसी न किसी विशेष काले सीसे कार्बन सतह पर पाया कि, anodically electrodeposited Iro 2 पतली फिल्म नहीं कर सकतेचिकनी और स्थिर RGO की सहायता के बिना हो। जिसके परिणामस्वरूप Iro 2 -RGO एसपीई एक कागज microfluidic युक्ति है जो पीएच संवेदन के लिए हाइड्रोफोबिक बाधाओं नमूनों है में एकीकृत किया गया। इकट्ठे डिवाइस एक से थोड़ा सुपर Nernstian व्यवहार के साथ पीएच संवेदन में उत्कृष्ट प्रदर्शन के विश्लेषणात्मक दिखाया। परिणाम कांच इलेक्ट्रोड के साथ एक पारंपरिक प्रयोगशाला आधारित पीएच मीटर करने के लिए तुलना कर रहे हैं। अन्त में, लागत प्रभावी छोटी पीएच मीटर की दूरी पर एक डिजिटल मल्टीमीटर के साथ खुले सर्किट संभावित उत्पादन में संकेत को मापने के लिए एक breadboard पर बनाया गया था। पोर्टेबल पीएच मीटर की माप में अच्छी तरह से एक वाणिज्यिक प्रयोगशाला पीएच मीटर के लोगों के साथ संबद्ध।
Protocol
Representative Results
Discussion
उपकरण सेटप
पीएच सेंसर, काम और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच ओसीपी को मापने के द्वारा काम करता है के बाद से यह एच + एकाग्रता के नकारात्मक लघुगणक को आनुपातिक रूप बदल जाता है। माप ऐसे ची 660D औ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम जल उपकरण और नीति (WEP) NSF उद्योग / विश्वविद्यालय सहकारी अनुसंधान केंद्र (आई / UCRC) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया। लेखकों को भी Hjalmar डी और जेनेट डब्ल्यू Bruhn फैलोशिप और लुई और एल्सा Thomsen विस्कॉन्सिन गणमान्य ग्रेजुएट फैलोशिप UW-Madison में जे के लिए प्रदान करने के लिए आभारी हैं
Materials
| Screen-printed electrodes | Zensor | TE100 | 3-electrode integrated |
| acrylonitrile butadiene styrene (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer and cross linker mixture | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10:1 mixture w/w |
| Whatman No. 1 filter paper | GE Healthcare co. | ||
| 3D milling system | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS stamp and vacuum cover | Roland DGA co. | Sanmodur | Synthetic resin tablet |
| hand-operated vacuum pump | Cole-Parmer co. | ||
| Electrochemical workstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N operational amplifiers | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 high speed field-effect transistor (FET)-input instrumentation amplifier | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 digital multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| From Fisher or Sigma: | |||
| iridium tetrachloride (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) hydrogen peroxide (H2O2) | |||
| oxalic acid dihydrate | |||
| potassium carbonate (K2CO3) | |||
| phosphoric acid | |||
| acetic acid | |||
| boric acid | |||
| sodium hydroxide (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2PO4 |
Riferimenti
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